Usina Termelétrica de Ciclo Combinado Explicada

O que é uma usina termelétrica de ciclo combinado?

Uma usina termelétrica de ciclo combinado (CCPP) é um tipo de usina que integra uma turbina a gás e uma turbina a vapor para gerar eletricidade. A turbina a gás gera eletricidade diretamente, e os gases de escape da turbina a gás são utilizados para produzir vapor em um gerador de vapor de recuperação de calor (HRSG). O vapor gerado é então usado para acionar uma turbina a vapor, que também gera eletricidade.

As usinas de ciclo combinado operam utilizando tanto o ciclo termodinâmico de Rankine quanto o ciclo termodinâmico de Brayton, daí serem chamadas de usinas de 'ciclo combinado'. O ciclo de Rankine descreve as propriedades termodinâmicas de um motor térmico que utiliza um fluido como fluido de trabalho (tipicamente vapor), enquanto o ciclo de Brayton descreve o ciclo termodinâmico de um motor térmico que utiliza um gás como fluido de trabalho.

Esquema de Usina de Ciclo Combinado

As usinas de ciclo combinado são mais eficientes do que as usinas tradicionais que utilizam apenas turbinas a gás ou turbinas a vapor; isso porque as usinas de ciclo combinado aproveitam o calor dos gases de escape de uma turbina a gás para gerar vapor, reduzindo assim a energia desperdiçada.

Eficiência de Ciclo Combinado (Ciclo de Brayton e Rankine em Série)

É importante saber - uma 'usina' e 'estação de energia' são termos equivalentes, apenas a nomenclatura varia.

Quais são as principais partes de uma usina de ciclo combinado?

As principais componentes de uma CCPP são:

• Turbina a Gás
• HRSG
• Turbina a Vapor

Como Funcionam as Usinas de Ciclo Combinado

A seguir está uma visão geral simplificada de como uma usina de ciclo combinado opera:

1. O ar é aspirado para o compressor da turbina a gás.

2. O ar é comprimido e então misturado com combustível na câmara de combustão da turbina a gás.

3. A mistura de combustível e ar é inflamada, e os gases de escape quentes são direcionados para a seção da turbina da turbina a gás.

4. A seção da turbina gira, acionando o gerador da turbina a gás e produzindo eletricidade.

Turbina a Gás (Turbina de Combustão)

5. Os gases de escape da turbina a gás são direcionados para um HRSG.

6. À medida que os gases de escape passam pelo HRSG, seu calor é transferido para os tubos do HRSG, que estão cheios de água. A água é aquecida e se transforma em vapor.

7. O vapor produzido é direcionado para uma turbina a vapor.

8. A turbina a vapor gira, acionando um gerador, assim produzindo eletricidade.

9. O vapor de escape da turbina a vapor é condensado em um condensador e retornado ao HRSG.

Observe que tanto a turbina a gás quanto a turbina a vapor são utilizadas para gerar eletricidade. No entanto, é a turbina a gás que produz eletricidade e o calor necessário para gerar vapor, que é então usado para acionar a turbina a vapor.